JPH08296417A - Cylinder head for engine - Google Patents

Cylinder head for engine

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JPH08296417A
JPH08296417A JP7102004A JP10200495A JPH08296417A JP H08296417 A JPH08296417 A JP H08296417A JP 7102004 A JP7102004 A JP 7102004A JP 10200495 A JP10200495 A JP 10200495A JP H08296417 A JPH08296417 A JP H08296417A
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JP
Japan
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valve seat
cylinder head
base material
seat base
head body
Prior art date
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Application number
JP7102004A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuhei Adachi
修平 安達
Junichi Inami
純一 稲波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/638,981 priority patent/US5848579A/en
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Priority to DE1996618841 priority patent/DE69618841T2/en
Priority to DE1996626561 priority patent/DE69626561T2/en
Priority to EP96106651A priority patent/EP0740054B1/en
Publication of JPH08296417A publication Critical patent/JPH08296417A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/38Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/241Cylinder heads specially adapted to pent roof shape of the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

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Abstract

PURPOSE: To provide a cylinder head which has high freedom degree in a port design, has small heat resistance of a valve seat, and is firmly joined with the valve seat. CONSTITUTION: A cylinder head main body 11 is formed by Al-Si-Mg based aluminum alloy. A valve seat base metal 20 is formed by covering an iron based sintered alloy circular ring body 21 with a copper coat 22. The valve seat base metal 20 is pressed against combustion chamber side port opening parts 13a, 14a and joined therewith by heated with resistance heat generated by energization.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッド本体に
吸気弁や排気弁のバルブシートを接合したエンジン用シ
リンダヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine cylinder head in which valve seats for intake valves and exhaust valves are joined to a cylinder head body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、エンジンのシリンダヘッド本体は
主にアルミニウム合金によって形成されており、このシ
リンダヘッド本体における吸気弁や排気弁のバルブフェ
ース面が当接する部位にはバルブシートが装着されてい
た。このバルブシートは、吸・排気弁が繰り返し当接す
るとともに高熱に晒されるために、耐摩耗性および高温
強度に優れた鉄系焼結合金などによって形成されてお
り、図17に示すように、シリンダヘッドの吸気ポー
ト、排気ポートの燃焼室側開口部に形成した凹部に圧入
し、仕上げ研削加工を行うことによってシリンダヘッド
本体に一体的に固定されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a cylinder head body of an engine is mainly formed of an aluminum alloy, and a valve seat is attached to a portion of the cylinder head body where the valve face surface of an intake valve or an exhaust valve abuts. . This valve seat is formed of an iron-based sintered alloy or the like having excellent wear resistance and high-temperature strength because the intake / exhaust valve is repeatedly abutted and exposed to high heat, and as shown in FIG. It is integrally fixed to the cylinder head body by press-fitting into the recesses formed in the combustion chamber side openings of the intake port and exhaust port of the head and performing finish grinding.

【0003】図17はバルブシートが圧入された従来の
シリンダヘッドのバルブシート圧入部を拡大して示す断
面図で、同図において1はシリンダヘッド本体、2は圧
入型バルブシート、3はバルブシート圧入用凹部を示
す。
FIG. 17 is an enlarged sectional view showing a valve seat press-fitting portion of a conventional cylinder head in which a valve seat is press-fitted. In FIG. 17, 1 is a cylinder head body, 2 is a press-fitting type valve seat, and 3 is a valve seat. The press-fitting recess is shown.

【0004】ところが、このようにシリンダヘッド本体
1に異種材料のバルブシート2が圧入されているシリン
ダヘッドでは、運転時にシリンダヘッドが高温になって
も圧入されたバルブシート2が脱落しないように、バル
ブシート2の圧入代をある程度以上とらなければならな
い。このため、隣接する各ポート間の壁の厚さがある程
度以上必要となって各ポート間の寸法を狭めることがで
きなくなってしまう。すなわち、圧入型のバルブシート
2ではその断面積の大きさがシリンダヘッドのポート周
りを設計する上で大きな制約になっていた。
However, in the cylinder head in which the valve seat 2 made of a different material is press-fitted into the cylinder head body 1 as described above, the press-fitted valve seat 2 does not fall off even if the cylinder head becomes hot during operation. The press-fitting margin of the valve seat 2 must be taken to some extent. For this reason, the wall between adjacent ports needs to have a certain thickness or more, and the dimension between the ports cannot be reduced. That is, in the press-fitting type valve seat 2, the size of its cross-sectional area has been a major limitation in designing the area around the port of the cylinder head.

【0005】また、バルブシート2の材料となる鉄系焼
結材の熱伝導率はシリンダヘッド本体1の材料となるア
ルミニウム合金に較べて低く、しかも、バルブシート2
は圧入時に変形するのを防ぐためにある程度の厚みがあ
ることと、このバルブシート2とシリンダヘッド本体1
との間の界面には微小隙間があることから、吸・排気弁
のバルブフェースや排気からシリンダヘッド本体1へ熱
が伝達されるときの熱抵抗が大きくなってしまう。この
ため、シリンダヘッドの冷却性能が充分ではなくなって
異常燃焼を引き起こしたり、バルブの温度が過度に上昇
してしまうということにもなりかねない。
Further, the thermal conductivity of the iron-based sintered material as the material of the valve seat 2 is lower than that of the aluminum alloy as the material of the cylinder head body 1, and moreover, the valve seat 2
Has a certain thickness to prevent deformation during press fitting, and the valve seat 2 and the cylinder head body 1
Since there is a minute gap in the interface between the and, the thermal resistance when heat is transferred from the valve face of the intake / exhaust valve or exhaust to the cylinder head body 1 becomes large. Therefore, the cooling performance of the cylinder head may become insufficient, abnormal combustion may occur, and the temperature of the valve may rise excessively.

【0006】さらに、バルブシート2の材料の熱膨張係
数はシリンダヘッド本体1の材料であるアルミニウム合
金より大きいため、ある程度以上の温度に達するとシリ
ンダヘッド本体1とバルブシート2との間の微小隙間が
拡がり、それによってシリンダヘッド本体1への熱の伝
達がさらに阻害されることになる。その結果、バルブシ
ート2自体が過度に加熱されて耐摩耗性などが低下し易
くなってしまう。
Further, the coefficient of thermal expansion of the material of the valve seat 2 is larger than that of the aluminum alloy which is the material of the cylinder head body 1, so that when the temperature reaches a certain level or more, a minute gap between the cylinder head body 1 and the valve seat 2 is generated. Spread, which further hinders the transfer of heat to the cylinder head body 1. As a result, the valve seat 2 itself is excessively heated, and the wear resistance and the like are likely to decrease.

【0007】上述したようなバルブシート2を圧入する
ことによる不具合を解消するため、シリンダヘッド本体
1のバルブシート装着部分に、耐熱性、耐摩耗性、耐食
性に優れたバルブシート材料をレーザーを熱源として加
熱溶融させて肉盛り(クラッド)し、その肉盛層を機械
加工することによってバルブシートを形成する手法が提
案されている(例えば、特開昭62−150014号公
報参照)。このレーザークラッド法によって形成された
バルブシートを図18に示す。
In order to eliminate the above-mentioned problems caused by press-fitting the valve seat 2, a valve seat material having excellent heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance is used as a heat source for the laser in the valve seat mounting portion of the cylinder head body 1. As a method, there is proposed a method of forming a valve seat by heating and melting, cladding (cladding), and machining the cladding layer (for example, see JP-A-62-150014). A valve seat formed by this laser clad method is shown in FIG.

【0008】図18はレーザークラッド法によりバルブ
シートが形成されたシリンダヘッドのバルブシート部を
拡大して示す断面図で、4はバルブシート部、5は前記
バルブシート部4との接合界面、6,7は前記接合界面
5の近傍に形成された溶融反応層である。
FIG. 18 is an enlarged sectional view showing a valve seat portion of a cylinder head in which a valve seat is formed by a laser clad method. 4 is a valve seat portion, 5 is a bonding interface with the valve seat portion 4, and 6 is a joint interface. , 7 are molten reaction layers formed near the bonding interface 5.

【0009】さらに、このようなレーザークラッド法に
よってバルブシートを形成するシリンダヘッドにおい
て、肉盛り層とシリンダヘッド本体との溶着率を高める
ために、シリンダヘッド本体の溶着面に圧延ロールなど
によって予め塑性変形層を形成してからレーザークラッ
ドを行うということが提案されている(例えば、特開平
2−196117号公報参照)。
Further, in a cylinder head for forming a valve seat by such a laser clad method, in order to increase the welding rate between the buildup layer and the cylinder head body, the welding surface of the cylinder head body is preliminarily plasticized by a rolling roll or the like. It has been proposed to perform the laser clad after forming the deformation layer (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-196117).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
レーザークラッド法によってバルブシートを形成したと
しても、バルブシート材料を溶融して肉盛りする関係か
ら接合強度に問題があった。これは、バルブシート材料
を加熱、溶融させるときにシリンダヘッド本体1におけ
る接合界面5付近の部位が溶融するからであった。
However, even if the valve seat is formed by the laser clad method as described above, there is a problem in the bonding strength because the valve seat material is melted and built up. This is because when the valve seat material is heated and melted, the portion of the cylinder head body 1 near the bonding interface 5 melts.

【0011】すなわち、シリンダヘッド本体1の前記一
部が一旦溶融した後に凝固するため、ガスが生成されて
それが接合界面近傍の溶融反応層7中にブローホールと
して残存したり、溶融したアルミニウム合金が凝固する
ときに凝固収縮を起こすことによって前記溶融反応層7
中に引け巣が生じることがある。さらに、このレーザー
クラッド法はアルミニウム合金材中の鋳巣や介在物の影
響を受け易いという不具合があった。また、材料が溶融
・凝固してなる接合部分は、バルブシート部が高温とな
るような運転条件でエンジンを長時間運転すると接合強
度が低下し易い。
That is, since the part of the cylinder head body 1 is once melted and then solidified, a gas is generated and remains in the molten reaction layer 7 in the vicinity of the bonding interface as a blow hole, or a molten aluminum alloy. The molten reaction layer 7 is caused by solidification shrinkage when the solidification occurs.
Shrinkage cavities may occur inside. Further, this laser clad method has a problem in that it is easily affected by porosity and inclusions in the aluminum alloy material. In addition, the joint strength formed by melting and solidifying the material is apt to decrease the joint strength when the engine is operated for a long time under operating conditions such that the valve seat portion has a high temperature.

【0012】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、バルブシート部の断面積および熱抵
抗が小さくなり、しかも、バルブシート部が高温になる
運転条件下で長時間エンジンを運転しても、接合部分の
強度が著しく低下することがないシリンダヘッドを得る
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the cross-sectional area and thermal resistance of the valve seat portion are reduced, and the engine is operated for a long time under operating conditions where the valve seat portion becomes hot. It is an object of the present invention to obtain a cylinder head in which the strength of the joint portion does not significantly decrease even when operating.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係るエンジン用
シリンダヘッドは、シリンダヘッド本体の燃焼室側ポー
ト開口部に、バルブシート母材を圧接させるとともに通
電により生じる抵抗熱で加熱することによって接合して
なり、前記シリンダヘッド本体をAl−Si−Mg系ア
ルミニウム合金によって形成し、前記バルブシート母材
を、表面に金属材からなる皮膜を設けた鉄系焼結合金製
円環体によって形成したものである。
A cylinder head for an engine according to the present invention is joined to a combustion chamber side port opening of a cylinder head body by pressing a valve seat base material and heating it with resistance heat generated by energization. The cylinder head body is formed of an Al-Si-Mg-based aluminum alloy, and the valve seat base material is formed of an iron-based sintered alloy annular body having a coating made of a metal material provided on the surface thereof. It is a thing.

【0014】[0014]

【作用】シリンダヘッド本体のポート開口部にバルブシ
ート母材を圧接させるとともに加熱することにより、圧
接部の界面の原子が相互に拡散し、前記界面付近に、バ
ルブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体
の材料金属との共晶合金からなる層が生成される。この
共晶合金層は液相への変態温度が低いことから加熱状況
の下で液相へ変わり、バルブシート母材が押し付けられ
かつ加熱されることにより塑性流動を起こしたシリンダ
ヘッド本体の材料金属とともに接合部から排出される。
これにより、バルブシート母材の鉄系焼結合金がシリン
ダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原子が相互に拡
散することになり、この状態でバルブシート母材がポー
ト開口部内に埋没することになる。
[Function] When the valve seat base material is brought into pressure contact with the port opening of the cylinder head body and heated, atoms at the interface of the pressure contact portion are mutually diffused, and the metal material of the film of the valve seat base material is near the interface. A layer made of a eutectic alloy with the material metal of the cylinder head body is produced. Since this eutectic alloy layer has a low transformation temperature to the liquid phase, it changes to the liquid phase under heating conditions, and the valve seat base metal is pressed and heated to cause plastic flow, which causes the material metal of the cylinder head body. Along with that, it is discharged from the joint.
As a result, the ferrous sintered alloy of the valve seat base material comes into contact with the material metal of the cylinder head body, causing the atoms of the two to diffuse into each other, and in this state the valve seat base material is buried in the port opening. become.

【0015】また、シリンダヘッド本体の材料として使
用するAl−Si−Mg系アルミニウム合金は、エンジ
ン用シリンダヘッド本体材料として採用される他のアル
ミニウム合金に較べると、電気抵抗率が小さい関係から
通電により効率よく発熱し、熱伝導度が高い関係から抵
抗熱が接合界面の全域に伝わり易く、固相線温度が高い
関係から溶融層が形成され難く、400℃における0.
2%耐力が小さい関係から塑性流動が起こり易い。
Further, the Al--Si--Mg type aluminum alloy used as the material of the cylinder head body has a smaller electric resistivity than other aluminum alloys used as the material of the cylinder head body for engines, and therefore has a smaller electric resistivity, so that it can be electrically conductive. Since the heat is generated efficiently and the resistance heat is easily transferred to the entire bonding interface due to the high thermal conductivity, it is difficult to form the molten layer due to the high solidus temperature, and the resistance value of 0.
Due to the small 2% proof stress, plastic flow is likely to occur.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図15
によって詳細に説明する。図1は本発明に係るシリンダ
ヘッドのバルブシート部の断面図、図2はバルブシート
母材をポート開口部に重ねた状態を示す断面図で、同図
はシリンダヘッド本体およびバルブシート母材の一部の
みを拡大して描いてある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
It will be described in detail by. FIG. 1 is a sectional view of a valve seat portion of a cylinder head according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a state in which a valve seat base material is superposed on a port opening portion. Only a part is enlarged and drawn.

【0017】図3はバルブシート母材をシリンダヘッド
本体に接合させるために用いるプレス装置の正面図、図
4は同じく側面図、図5はバルブシート母材に電極を当
接させた状態を示す断面図である。図6は加圧力パター
ン、電流値パターンおよび沈み量を示すグラフ、図7は
バルブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本
体の材料金属からなる合金層が生成されている状態を示
す断面図、図8はシリンダヘッド本体の材料金属が塑性
流動を起こしている状態を示す断面図、図9はバルブシ
ート母材がシリンダヘッド本体に埋没した状態を示す断
面図、図10はバルブシート部を仕上げ加工した状態を
示す断面図である。図11は通電時にシールドを使用す
る場合の平面図である。
FIG. 3 is a front view of a pressing device used for joining the valve seat base material to the cylinder head body, FIG. 4 is a side view of the same, and FIG. 5 shows a state where electrodes are brought into contact with the valve seat base material. FIG. FIG. 6 is a graph showing a pressing force pattern, a current value pattern, and a sink amount, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which an alloy layer made of the material metal of the film of the valve seat base material and the material metal of the cylinder head body is formed. FIG. 8 is a sectional view showing a state where the material metal of the cylinder head body is in plastic flow, FIG. 9 is a sectional view showing a state where the valve seat base material is buried in the cylinder head body, and FIG. 10 is a sectional view showing the valve seat portion. It is sectional drawing which shows the state which was finished. FIG. 11 is a plan view when a shield is used when energized.

【0018】図12はシリンダヘッド本体の材料である
アルミニウム合金の電気抵抗率とバルブシート母材の剥
離荷重との関係を示すグラフ、図13はシリンダヘッド
本体の材料であるアルミニウム合金の熱伝導度とバルブ
シート母材の剥離荷重との関係を示すグラフである。図
14はシリンダヘッド本体の材料であるアルミニウム合
金の固相線温度とバルブシート母材の剥離荷重との関係
を示すグラフ、図15はシリンダヘッド本体の材料であ
るアルミニウム合金の400℃における0.2%耐力と
バルブシート母材の剥離荷重との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the electrical resistivity of the aluminum alloy which is the material of the cylinder head body and the peeling load of the valve seat base material, and FIG. 13 is the thermal conductivity of the aluminum alloy which is the material of the cylinder head body. 5 is a graph showing the relationship between the peeling load of the valve seat base material and the peeling load. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the solidus temperature of the aluminum alloy, which is the material of the cylinder head body, and the peeling load of the valve seat base material, and FIG. It is a graph which shows the relationship between 2% yield strength and the peeling load of a valve-seat base material.

【0019】これらの図において、11は4サイクルエ
ンジンのシリンダヘッド本体で、このシリンダヘッド本
体11は、アルミニウム合金を材料として鋳造すること
によって形成しており、ドーム状の燃焼室形成用凹部1
2を下面に開口するように形成するとともに、この凹部
12に一端が開口する吸気ポート13および排気ポート
14を形成している。
In these figures, reference numeral 11 denotes a cylinder head body of a four-cycle engine. The cylinder head body 11 is formed by casting an aluminum alloy as a material, and has a dome-shaped recess 1 for forming a combustion chamber.
2 is formed so as to open on the lower surface, and an intake port 13 and an exhaust port 14 whose one end is open are formed in this recess 12.

【0020】このシリンダヘッド本体11を形成するア
ルミニウム合金は、JISにAC4Cとして規定される
Al−Si−Mg系アルミニウム合金を採用した。この
材料を選択した理由は、他のアルミニウム合金を使用し
たときに較べて後述するバルブシートを最も強固に接合
できたからである。
As the aluminum alloy forming the cylinder head body 11, an Al-Si-Mg type aluminum alloy defined as JIS AC4C is adopted. The reason why this material is selected is that the valve seat described later can be joined most strongly as compared with the case of using other aluminum alloys.

【0021】前記吸気ポート13および排気ポート14
の上壁部分にバルブガイド15,16を介して吸気弁1
7および排気弁18をそれぞれ装着し、両ポート13,
14の開口部に後述するバルブシート19をそれぞれ接
合している。なお、前記バルブガイド15,16は、シ
リンダヘッド本体11に穿設したバルブガイド穴11a
に圧入し固定している。このバルブガイド穴11aはそ
の軸線Cが吸気ポート13および排気ポート14の開口
部13a,14aの軸線と一致するように形成してい
る。
Intake port 13 and exhaust port 14
Intake valve 1 through valve guides 15 and 16 on the upper wall
7 and exhaust valve 18 are installed respectively, and both ports 13,
Valve seats 19, which will be described later, are respectively joined to the openings of 14. The valve guides 15 and 16 have valve guide holes 11a formed in the cylinder head body 11.
It is press-fitted and fixed in. The valve guide hole 11a is formed so that its axis C coincides with the axes of the openings 13a and 14a of the intake port 13 and the exhaust port 14.

【0022】図1に示したバルブシート19は、円環状
に形成したバルブシート母材を前記ポート開口部13
a,14aに加熱状況下において圧接させることによっ
て接合し、仕上げ加工を施した後のものである。前記バ
ルブシート母材を図2中に符号20によって示す。バル
ブシート母材20は、鉄系焼結合金製円環体21の表面
を銅皮膜22によって覆うことによって形成している。
In the valve seat 19 shown in FIG. 1, a valve seat base material formed in an annular shape is used for the port opening portion 13.
a and 14a are joined by being brought into pressure contact with each other under a heating condition, and finished. The valve seat base material is indicated by reference numeral 20 in FIG. The valve seat base material 20 is formed by covering the surface of an iron-based sintered alloy annular body 21 with a copper film 22.

【0023】前記円環体21の材料としては、本実施例
では、鉄系焼結合金材料に後述する通電時に内部で抵抗
熱が生じ難いようにする観点から銅を溶浸させたものを
採用している。また、前記銅皮膜22は、膜厚が0.1
μm〜30μmとなるように円環体21に電気めっきを
施すことによって形成している。
In the present embodiment, as the material of the annular body 21, a ferrous sintered alloy material in which copper is infiltrated is used from the viewpoint that resistance heat is less likely to be generated internally during energization, which will be described later. are doing. The copper film 22 has a film thickness of 0.1.
The annular member 21 is formed by electroplating so as to have a thickness of μm to 30 μm.

【0024】このバルブシート母材20は、図2に示す
ように、吸気ポート13や排気ポート14の開口部13
a,14aに重ねた状態で外周面の一部がこの開口部1
3a,14a内に臨む形状に形成している。なお、図2
ではシリンダヘッド本体11の下面(燃焼室形成用凹部
12が開口する面)を上方に向けている。詳述すると、
バルブシート母材20の外周面をシリンダヘッド本体1
1側に向かうにしたがって次第にこのバルブシート母材
20の外径が細くなるように傾斜させ、かつ底面20b
をこのバルブシート部材10の軸心へ向かうにしたがっ
て次第にシリンダヘッド本体11側に偏在するように傾
斜させ、これら外周面20aと底面20bとが互いに連
なる外面を凸曲面となるように形成している。図2にお
いてはこの凸曲面に符号20cを付した。一方、前記開
口部13a,14aにおける前記凸曲面20cと対向す
る部位には、吸・排気ポート13,14の内径が部分的
に細くなるように凸状部23を形成している。
The valve seat base material 20, as shown in FIG. 2, has openings 13 of the intake port 13 and the exhaust port 14.
a part of the outer peripheral surface is overlapped with the opening 1
It is formed so as to face the insides of 3a and 14a. Note that FIG.
Then, the lower surface of the cylinder head body 11 (the surface where the combustion chamber forming recess 12 is opened) is directed upward. To elaborate,
The outer peripheral surface of the valve seat base material 20 is attached to the cylinder head body 1
The outer diameter of the valve seat base material 20 is gradually reduced toward the first side, and the bottom surface 20b is inclined.
Is gradually inclined toward the cylinder head body 11 side toward the axial center of the valve seat member 10, and the outer surface where the outer peripheral surface 20a and the bottom surface 20b are continuous is formed to be a convex curved surface. . In FIG. 2, this convex curved surface is denoted by reference numeral 20c. On the other hand, a convex portion 23 is formed in a portion of the opening 13a, 14a facing the convex curved surface 20c so that the inner diameters of the intake / exhaust ports 13, 14 are partially thin.

【0025】すなわち、このバルブシート母材20を前
記開口部13a,14aに図2に示したように重ねるこ
とによって、その凸曲面20cがシリンダヘッド本体1
1の凸状部23に当接するように構成している。なお、
バルブシート母材20の内周面は、シリンダヘッド本体
11側に向かうにしたがってこのバルブシート母材20
の内径が小さくなるように傾斜した傾斜面20dと、こ
の傾斜面20dの内周側端部から軸方向と平行に延在す
る軸方向延在面20eとから形成している。
That is, by stacking the valve seat base material 20 on the openings 13a and 14a as shown in FIG. 2, the convex curved surface 20c is formed on the cylinder head body 1.
It is configured to come into contact with the first convex portion 23. In addition,
The inner peripheral surface of the valve seat base material 20 becomes closer to the cylinder head body 11 side as the valve seat base material 20 moves.
The inclined surface 20d is inclined so that the inner diameter of the inclined surface 20d is small, and the axially extending surface 20e extends from the inner peripheral side end of the inclined surface 20d in parallel with the axial direction.

【0026】このように構成したバルブシート母材20
をシリンダヘッド本体11の前記開口部13a,14a
に接合するには、図3および図4に示すプレス装置24
を使用して行う。このプレス装置24は、基台25の下
部に下部プラテン26を固定し、この下部プラテン26
の上方に、この下部プラテン26に対して接離するよう
に上部プラテン27を昇降自在に配設している。この上
部プラテン27は、基台上部に軸線が上下方向を向くよ
う取付けたシリンダ装置28の作用端となるロッド28
aの下端に固定している。
The valve seat base material 20 thus constructed
The opening portions 13a, 14a of the cylinder head body 11
To bond to the press machine 24 shown in FIG. 3 and FIG.
Using. This press device 24 fixes a lower platen 26 to a lower portion of a base 25,
An upper platen 27 is disposed above and above the lower platen 26 so as to come in contact with and separate from the lower platen 26. The upper platen 27 is a rod 28 that serves as a working end of a cylinder device 28 that is attached to the upper part of the base so that the axis of the platen 27 is oriented vertically.
It is fixed to the lower end of a.

【0027】前記下部プラテン26および上部プラテン
27はそれぞれ導電部材26a,27aを介して図示し
ていない給電装置から給電される構造になっている。な
お、上部プラテン27に接続した導電部材27aは、上
部プラテン27の昇降動作に合わせて変形あるいは昇降
するように構成している。また、本実施例では、上部プ
ラテン27が陽極となり下部プラテン26が陰極となる
ように構成している。
The lower platen 26 and the upper platen 27 have a structure in which power is supplied from a power supply device (not shown) via conductive members 26a, 27a, respectively. The conductive member 27a connected to the upper platen 27 is configured to be deformed or moved up and down according to the lifting operation of the upper platen 27. Further, in this embodiment, the upper platen 27 serves as an anode and the lower platen 26 serves as a cathode.

【0028】前記シリンダ装置28を支持する基台上部
には、上部プラテン27の前部に固定した反射部材29
にレーザー光を反射させてこの反射部材29との距離か
ら上部プラテン27の変位量を測定するレーザー変位計
30が取り付けてある。
A reflecting member 29 fixed to the front part of the upper platen 27 is provided on the upper part of the base for supporting the cylinder device 28.
A laser displacement meter 30 that reflects the laser light and measures the amount of displacement of the upper platen 27 from the distance from the reflecting member 29 is attached to.

【0029】このプレス装置24を使用してバルブシー
ト母材20を接合するには、先ず、前記下部プラテン2
6上に下側電極31を固定し、この下側電極31上にシ
リンダヘッド本体11を載置固定して行う。このとき、
シリンダヘッド本体11は、燃焼室形成用凹部12側を
上方に向け、かつバルブシート母材20を接合するポー
トの開口部での軸線が前記シリンダ装置28のロッド2
8aの軸線と一致するように位置決めしておく。
In order to bond the valve seat base material 20 using the press device 24, first, the lower platen 2 is joined.
The lower electrode 31 is fixed on the lower electrode 6, and the cylinder head body 11 is placed and fixed on the lower electrode 31. At this time,
The cylinder head body 11 has the combustion chamber forming recess 12 side facing upward, and the axis line at the opening of the port for joining the valve seat base material 20 has the rod 2 of the cylinder device 28.
Position it so that it coincides with the axis of 8a.

【0030】次に、図5に示すように、バルブシート母
材20を接合するポートのバルブガイド穴11aにガイ
ド棒32を燃焼室形成用凹部12側から嵌挿する。この
ガイド棒32は、金属製丸棒32aの外周面にアルミナ
などの絶縁材32bを被覆させて形成しており、バルブ
ガイド穴11aに嵌合させストッパー32cによって位
置決め保持させた状態で、シリンダヘッド本体11の燃
焼室側端面より上方に突出する長さに形成している。前
記絶縁材32bの形成方法は、本実施例ではアルミナな
どのセラミック材を丸棒32aに溶射し、その後、研磨
仕上げする手法を採っている。
Next, as shown in FIG. 5, the guide rod 32 is fitted into the valve guide hole 11a of the port for joining the valve seat base material 20 from the combustion chamber forming recess 12 side. The guide rod 32 is formed by covering an outer peripheral surface of a metal round rod 32a with an insulating material 32b such as alumina. The guide rod 32 is fitted in the valve guide hole 11a and positioned and held by a stopper 32c. The length is formed so as to project upward from the end surface of the main body 11 on the combustion chamber side. In the present embodiment, the insulating material 32b is formed by spraying a ceramic material such as alumina on the round bar 32a and then polishing it.

【0031】その後、バルブシート母材20をポート開
口部に重ね、このバルブシート母材20に上側電極33
を載せる。この上側電極33は、金属製円柱体の軸心部
に前記ガイド棒32が嵌合する透孔33aを穿設してお
り、その下端部に、バルブシート母材20の前記傾斜面
20d(図2)に密接するテーパー面33bと、軸方向
延在面20eに全周にわたり密接する位置決め用周面3
3cとを形成している。また、この上側電極33の下端
部には、バルブシート母材20を磁気吸着させるための
磁性体33dが固着させてある。
Thereafter, the valve seat base material 20 is overlaid on the port opening, and the valve seat base material 20 is covered with the upper electrode 33.
Put. The upper electrode 33 has a through hole 33a formed in the axial center of a metal columnar body, into which the guide rod 32 is fitted, and the lower end thereof has the inclined surface 20d of the valve seat base material 20 (see FIG. 2) and a tapered peripheral surface 3b that is in close contact with the axially extending surface 20e over the entire circumference.
3c are formed. A magnetic body 33d for magnetically attracting the valve seat base material 20 is fixed to the lower end of the upper electrode 33.

【0032】すなわち、前記透孔33aに前記ガイド棒
32を嵌合させることにより、この上側電極33がシリ
ンダヘッド本体11のポート開口部と同軸上に位置づけ
られ、前記テーパー面33bおよび周面33cをバルブ
シート母材20に密接させることにより、このバルブシ
ート母材20が嵌合によってポート開口部と同軸となる
ように位置決めされる。
That is, by fitting the guide rod 32 into the through hole 33a, the upper electrode 33 is positioned coaxially with the port opening portion of the cylinder head body 11, and the tapered surface 33b and the peripheral surface 33c are formed. By closely contacting the valve seat base material 20, the valve seat base material 20 is positioned by the fitting so as to be coaxial with the port opening.

【0033】このようにバルブシート母材20に上側電
極33を載せた後、上側電極33を回転させてバルブシ
ート母材20が確実に嵌合しているか否かを検査する。
しかる後、シリンダ装置28を駆動して上部プラテン2
7を下降させ、前記上側電極33に密着させる。このと
き、上部プラテン27の下面と上側電極33の上面とが
互いに平行になるようにする。
After mounting the upper electrode 33 on the valve seat base material 20 in this manner, the upper electrode 33 is rotated to inspect whether the valve seat base material 20 is securely fitted.
Then, the cylinder device 28 is driven to drive the upper platen 2
7 is lowered and brought into close contact with the upper electrode 33. At this time, the lower surface of the upper platen 27 and the upper surface of the upper electrode 33 are made parallel to each other.

【0034】次に、前記シリンダ装置28を駆動して上
部プラテン27を下降させ、上側電極33を介して前記
バルブシート母材20を一定な押圧力をもってシリンダ
ヘッド本体11に押し付ける。このときにバルブシート
母材20に加えられる押圧力の方向は、上側電極33が
ガイド棒32によって移動方向が規制されている関係か
ら、ポート開口部13a,14aの軸線方向と一致す
る。このため、バルブシート母材20はポート開口部1
3a,14aに軸線を一致させた状態でこの軸線に沿っ
て押し付けられることになる。この押圧力は、図6中に
実線で示す押圧力パターンに基づいて変化させる。すな
わち、相対的に低い一定の第1押圧力P1を接合工程初
期に加え、その後は下降終了まで相対的に高い一定の第
2押圧力P2を加える。
Next, the cylinder device 28 is driven to lower the upper platen 27, and the valve seat base material 20 is pressed against the cylinder head body 11 with a constant pressing force via the upper electrode 33. At this time, the direction of the pressing force applied to the valve seat base material 20 coincides with the axial direction of the port openings 13a and 14a because the movement direction of the upper electrode 33 is restricted by the guide rod 32. Therefore, the valve seat base material 20 has the port opening 1
It will be pressed along this axis with the axes aligned with 3a and 14a. This pressing force is changed based on the pressing force pattern shown by the solid line in FIG. That is, a relatively low constant first pressing force P1 is applied at the beginning of the joining process, and thereafter a relatively high constant second pressing force P2 is applied until the end of the descent.

【0035】第1押圧力P1による加圧を開始した後、
上部プラテン27が安定したときに、前記レーザー変位
計30によりこれと反射部材29までの距離を測定し、
この距離を上部プラテン27の下降開始位置として記録
する。また、第1押圧力P1による加圧開始から図6に
示すように時間T1が経過した後、前記上部プラテン2
7および下部プラテン26に電圧を印加し、これら両プ
ラテンの間、すなわち上側電極33、バルブシート母材
20、シリンダヘッド本体11および下側電極31に電
流を流す。このとき、電流は上側電極33からシリンダ
ヘッド本体11へ向けて流れる。このときの電流値も図
6中に波線で示す電流値パターンに基づいて変化させ
る。すなわち、電流値が増大した後に一度電流値を0付
近まで低下させ、その後さらに電流値を増大させて接合
終期において前記押圧力を加えている途中で電流値を0
とする。
After starting the pressurization by the first pressing force P1,
When the upper platen 27 becomes stable, the distance from the laser displacement meter 30 to the reflection member 29 is measured,
This distance is recorded as the lowering start position of the upper platen 27. Also, as shown in FIG. 6, after the time T1 has elapsed from the start of pressurization by the first pressing force P1, the upper platen 2
7 and the lower platen 26 are applied with a voltage, and a current is passed between the platens, that is, the upper electrode 33, the valve seat base material 20, the cylinder head body 11, and the lower electrode 31. At this time, the current flows from the upper electrode 33 toward the cylinder head body 11. The current value at this time is also changed based on the current value pattern shown by the broken line in FIG. That is, after the current value has increased, the current value is once reduced to around 0, and then the current value is further increased to zero the current value while the pressing force is being applied at the end of the joining.
And

【0036】このとき、バルブシート母材20は図2に
示すように凸曲面20cがシリンダヘッド本体11の凸
状部23に当接しており、これら両者どうしが接触する
部分の面積がきわめて小さいことから、上述したように
通電されると電気抵抗が大きくなってこの接触部が発熱
するようになる。この熱はバルブシート母材20とシリ
ンダヘッド本体11との接触界面の全体に伝導する。
At this time, in the valve seat base material 20, the convex curved surface 20c is in contact with the convex portion 23 of the cylinder head body 11 as shown in FIG. 2, and the area of the portion where these both come into contact is extremely small. Therefore, as described above, when electricity is applied, the electrical resistance increases and the contact portion generates heat. This heat is conducted to the entire contact interface between the valve seat base material 20 and the cylinder head body 11.

【0037】このようにバルブシート母材20とシリン
ダヘッド本体11との接触界面の温度が上昇すると、固
相状態で互いに圧接し合う材料金属(銅皮膜22の銅お
よびシリンダヘッド本体11のアルミニウム合金)の原
子が活発に運動するようになり、これらの原子どうしが
相互に拡散するようになる。なお、シリンダヘッド本体
11の表面に生成されているアルミニウムの酸化皮膜が
この原子拡散に対してどの程度拡散を阻止するかは不明
である。
When the temperature of the contact interface between the valve seat base material 20 and the cylinder head body 11 rises in this way, the material metals (copper of the copper coating 22 and the aluminum alloy of the cylinder head body 11) that are pressed against each other in the solid state. ) Atoms become actively moving, and these atoms will diffuse into each other. It is not clear to what extent the aluminum oxide film formed on the surface of the cylinder head body 11 prevents this atomic diffusion from diffusing.

【0038】上述したように原子の相互拡散が起こるこ
とにより、界面付近の組成は、銅皮膜22を構成する銅
と、シリンダヘッド本体11のアルミニウム合金との共
晶合金になり、純銅より低い温度で固相から液層に変わ
ることができる状態になる。このときの界面付近の状態
を図7に模式的に示す。図7においては、原子の相互拡
散が起こり前記共晶合金層が生成されている部位を符号
Aで示す。
Due to the mutual diffusion of atoms as described above, the composition in the vicinity of the interface becomes a eutectic alloy of the copper constituting the copper coating 22 and the aluminum alloy of the cylinder head body 11, and has a temperature lower than that of pure copper. Then, it becomes possible to change from the solid phase to the liquid layer. The state near the interface at this time is schematically shown in FIG. In FIG. 7, a symbol A indicates a site where the mutual diffusion of atoms occurs and the eutectic alloy layer is generated.

【0039】前記界面付近の温度がさらに上昇し、前記
共晶合金層の一部が液相に変化するようになると原子の
拡散現象は一層活発となり、この共晶合金層が成長して
これに伴なって固相と液相との界面が拡大する。この共
晶合金層の液相化が進行する一方、共晶合金層に隣接す
るシリンダヘッド本体11のアルミニウム合金は、バル
ブシート母材20が押し付けられていることと前記抵抗
熱により昇温されていることとによって、塑性流動(塑
性変形)を起こす。
When the temperature near the interface further rises and a part of the eutectic alloy layer changes to a liquid phase, the atom diffusion phenomenon becomes more active, and the eutectic alloy layer grows and grows. Along with this, the interface between the solid phase and the liquid phase expands. While the liquid phase of the eutectic alloy layer progresses, the aluminum alloy of the cylinder head body 11 adjacent to the eutectic alloy layer is heated by the resistance heat and the valve seat base material 20 being pressed. By doing so, plastic flow (plastic deformation) occurs.

【0040】この塑性流動は最初の接触部を中心にして
図7において上下方向に略対称となるように生じるた
め、液相化した前記共晶合金は前記塑性流動に乗じて図
8に示すように接触部の外に排除される。図8において
共晶合金の排除された部分を符号Bで示す。また、この
ときには、バルブシート母材20の銅皮膜22の一部が
共晶合金化されて接触部から排除されることにより、円
環体21の一部がアルミニウム合金に触れるようになっ
てこれらの間でも原子の拡散現象が起こる。この拡散現
象が生じている部位を図8中に符号Cで示す。
Since this plastic flow occurs substantially symmetrically in the vertical direction in FIG. 7 around the first contact portion, the liquefied eutectic alloy is multiplied by the plastic flow as shown in FIG. Is excluded outside the contact area. In FIG. 8, the excluded portion of the eutectic alloy is indicated by the symbol B. At this time, a part of the copper film 22 of the valve seat base material 20 is eutectic alloyed and removed from the contact portion, so that a part of the torus 21 comes into contact with the aluminum alloy. Even during the period, the diffusion phenomenon of atoms occurs. A portion where this diffusion phenomenon occurs is indicated by a symbol C in FIG.

【0041】このように共晶合金層の一部が接触部から
排除されることと、アルミニウム合金が塑性流動を起こ
すこととにより、図6中にT2で示すときにバルブシー
ト母材20がシリンダヘッド本体11内に沈み込み始め
ることになる。このようにバルブシート母材20が沈み
込み始めてから図6中に示す時間T3に達したときに押
圧力を増大させて前記第2押圧力P2とする。
Since a part of the eutectic alloy layer is removed from the contact portion and the aluminum alloy causes plastic flow as described above, the valve seat base material 20 is cylinder-shaped when the valve seat base material 20 is indicated by T2 in FIG. It begins to sink into the head body 11. As described above, when the time T3 shown in FIG. 6 is reached after the valve seat base material 20 starts to sink, the pressing force is increased to the second pressing force P2.

【0042】押圧力が増大することによりアルミニウム
合金の塑性流動量が増大し、これに伴って共晶合金の排
除量が増量される。この結果、接触部の未反応部分にお
いて新たに銅−アルミニウム合金からなる共晶合金が生
成され、上述した現象が繰り返されてこの共晶合金層が
液相化しさらに排除される。これとともに、円環体21
の材料である鉄系焼結合金とアルミニウム合金との界面
で原子が相互に拡散する領域も拡がる。
As the pressing force increases, the amount of plastic flow of the aluminum alloy increases, and along with this, the amount of eutectic alloy to be excluded increases. As a result, a eutectic alloy made of a copper-aluminum alloy is newly generated in the unreacted portion of the contact portion, and the above-described phenomenon is repeated, and the eutectic alloy layer is liquid-phased and further eliminated. Along with this, the torus 21
The region where atoms mutually diffuse at the interface between the iron-based sintered alloy and the aluminum alloy, which are the materials, expands.

【0043】第2押圧力P2による押圧を開始してから
図6に示す時間T4に達したときに、電流値を一度0付
近まで低下させ、さらに元の値まで上昇させる。電流値
を低下させることにより発熱が一時抑えられることにな
り、共晶合金の排除並びに塑性流動が抑えられて図6に
示すようにバルブシート母材20の沈み込み量の増加割
合が一時低下する。このように電流値を一時的に低下さ
せるのは、アルミニウム合金が熱により溶融してしまう
のを防ぐためである。
When the time T4 shown in FIG. 6 is reached after the pressing with the second pressing force P2 is started, the current value is once decreased to near 0 and further increased to the original value. By lowering the current value, heat generation is temporarily suppressed, the eutectic alloy is eliminated and plastic flow is suppressed, and as shown in FIG. 6, the rate of increase in the amount of depression of the valve seat base material 20 is temporarily reduced. . The reason for temporarily reducing the current value in this way is to prevent the aluminum alloy from being melted by heat.

【0044】電流値を上述したように元の値まで上昇さ
せた後、時間T5に達してから時間T6に達するまでの
間に徐々に低下させて0とする。電流が流れている間は
勿論、通電が断たれた後も反応不能温度まで温度が低下
するまでは前記反応が進行し、共晶合金層の生成→液層
化→塑性流動に伴なう排除、という現象と、鉄系焼結合
金とアルミニウム合金との原子相互拡散という現象が同
時に起こりながらバルブシート母材20が沈み込み続
け、図9に示すようにその外周面の略全域がシリンダヘ
ッド本体11内に埋没するようになる。
After the current value is raised to the original value as described above, it is gradually reduced to 0 between the time T5 and the time T6. Not only while the current is flowing, but also after the power supply is cut off, the reaction proceeds until the temperature drops to the temperature at which the reaction cannot be performed, and the formation of the eutectic alloy layer → liquid layering → elimination associated with plastic flow , And the phenomenon of atomic mutual diffusion of the iron-based sintered alloy and the aluminum alloy simultaneously occur, the valve seat base material 20 continues to sink, and as shown in FIG. It will be buried in 11.

【0045】この沈み込み量が図6に示すように略増加
しなくなったとき(時間T7で示すとき)にシリンダ装
置28による押圧を停止し、レーザー変位計30によっ
てこれと反射部材29との距離から上部プラテン27の
最終位置を求めた後に上部プラテン27を上昇させ、シ
リンダヘッド本体11をプレス装置24から取外す。な
お、平均電流値や総通電時間も全工程が終了するまでの
間に求めておく。
When the amount of subsidence does not substantially increase as shown in FIG. 6 (at time T7), the pressing by the cylinder device 28 is stopped and the distance between the laser displacement meter 30 and the reflecting member 29 is stopped. After determining the final position of the upper platen 27 from the above, the upper platen 27 is lifted and the cylinder head body 11 is removed from the press device 24. It should be noted that the average current value and the total energization time are also obtained by the time all steps are completed.

【0046】次に、上部プラテン27の下降開始位置か
ら最終位置までの高低差を算出することによりバルブシ
ート母材20の総沈み量を求める。この値が予め定めた
許容値D(図6参照)の範囲内でないときには接合不良
とみなす。前記許容値Dとしては、本実施例では約0.
5mm〜約2mmとした。なお、許容値Dはシリンダヘッド
本体11の材料によっても異なるが、約1mm〜1.5mm
とすることが好ましい。
Next, the height difference from the lowering start position of the upper platen 27 to the final position is calculated to obtain the total sink amount of the valve seat base material 20. When this value is not within the range of the predetermined allowable value D (see FIG. 6), it is considered that the joining is defective. The allowable value D is about 0.
It was set to 5 mm to about 2 mm. The allowable value D varies depending on the material of the cylinder head body 11, but is approximately 1 mm to 1.5 mm.
It is preferable that

【0047】上記沈み量判定に合格したシリンダヘッド
は、前記平均電流値や総通電時間が許容値の範囲内であ
るか否かによっても良否を判定し、この判定結果が良好
であると判定されたときであって後述する抜き取り検査
に合格したロットのものであるときに限り最終仕上げ加
工を施す。
Cylinder heads that have passed the determination of the amount of sinking are judged as good or bad depending on whether or not the average current value or the total energization time is within the range of the allowable value, and this judgment result is judged to be good. The final finishing process is performed only when the lot has passed the sampling inspection described later.

【0048】シリンダヘッドの最終仕上げ加工は、図9
に示すようにバルブシート母材20が接合されたシリン
ダヘッド本体11から不要部分を図10に示すように例
えば研削によって除去することによって行う。この最終
仕上げ加工を行うことにより円環体21の不要部および
銅皮膜22が除去され、図10中に符号Cで示す原子の
拡散領域を介してシリンダヘッド本体11に接合された
バルブシート19が得られる。
The final finishing of the cylinder head is shown in FIG.
As shown in FIG. 10, the unnecessary portion is removed from the cylinder head main body 11 to which the valve seat base material 20 is joined, for example, by grinding, as shown in FIG. By performing this final finishing process, the unnecessary portion of the torus 21 and the copper coating 22 are removed, and the valve seat 19 joined to the cylinder head body 11 via the atom diffusion region indicated by the symbol C in FIG. can get.

【0049】前記抜き取り検査は、例えばバルブシート
母材20の製造ロット毎に行い、接合終了後の図9に示
した状態にあるバルブシート母材20にシリンダヘッド
本体11から離間する方向に沿って引張り力を加えるこ
とによって行う。詳述すると、バルブシート母材20の
底面20b(図2)の内周側縁部に治具を掛止させ、こ
の治具に引張り試験機(図示せず)によって前記方向に
沿う張力を付与し、バルブシート母材20がシリンダヘ
ッド本体11から剥離するときの荷重が予め定めた使用
限界剥離荷重を上回っているときに良品であると判定す
る。
The sampling inspection is carried out, for example, for each manufacturing lot of the valve seat base material 20, and the valve seat base material 20 in the state shown in FIG. This is done by applying a pulling force. More specifically, a jig is hooked on the inner peripheral edge of the bottom surface 20b (FIG. 2) of the valve seat base material 20, and a tension tester (not shown) is applied to the jig to apply tension along the direction. Then, when the load when the valve seat base material 20 is peeled from the cylinder head main body 11 exceeds the predetermined use limit peeling load, it is determined to be a good product.

【0050】また、単にバルブシート母材20を上述し
たように引っ張る剥離試験を行うだけでなく、加熱保持
試験やヒートショック試験を行ってもよい。加熱保持試
験は、図9の状態のシリンダヘッド本体11を大気雰囲
気の300℃加熱炉中に24〜200時間放置し、空冷
した後に前記剥離試験を行う。ヒートショック試験は、
図9の状態のシリンダヘッド本体11を大気雰囲気の3
00℃加熱炉中で300℃まで昇温させ、炉から取出し
て直ちに0℃の氷水に浸漬する。これを10回繰り返
し、氷水に浸漬させて冷却した度毎にバルブシート母材
20の剥離、割れなどの有無を確認し最後に前記剥離試
験を行う。
Further, not only the peeling test of pulling the valve sheet base material 20 as described above but also the heat holding test or the heat shock test may be performed. In the heating and holding test, the cylinder head main body 11 in the state of FIG. 9 is left in a 300 ° C. heating furnace in the air atmosphere for 24 to 200 hours, air-cooled, and then the peeling test is performed. The heat shock test
The cylinder head body 11 in the state of FIG.
The temperature is raised to 300 ° C in a 00 ° C heating furnace, taken out of the furnace and immediately immersed in ice water at 0 ° C. This process is repeated 10 times, and every time when the valve sheet base material 20 is immersed in ice water and cooled, it is confirmed whether or not the valve sheet base material 20 is peeled or cracked, and finally the peel test is performed.

【0051】なお、上述した抜き取り検査を行う際に
は、接合部から排除される共晶合金が接合部の略全周に
延在しているか否かを目視にて判定する。このとき、共
晶合金の排除方向が特定の方向に偏る傾向があると判定
されたときには、図11に示すようにシールド34を上
側電極33の近傍に配置し、通電時に生じる地場の影響
を接合部が受けないようにすることが好ましい。
When performing the above-mentioned sampling inspection, it is visually determined whether or not the eutectic alloy removed from the joint extends over substantially the entire circumference of the joint. At this time, when it is determined that the removal direction of the eutectic alloy tends to be biased in a specific direction, the shield 34 is disposed near the upper electrode 33 as shown in FIG. It is preferable not to receive the part.

【0052】図11はシールドを使用する場合の平面図
で、同図は上側電極33をバルブシート母材20ととも
にシリンダヘッド本体11に装着した状態を示してい
る。同図において前記図1ないし図10で説明したもの
と同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳
細な説明は省略する。シールド34は、本実施例では鉄
系強磁性体によって縦割り円筒状に形成し、外周面の頂
部がプレス装置24の基台25を指向するように配設し
ている。基台25が位置している方向を同図においては
矢印で示している。このようにシールド34を使用する
ことによって、通電時に磁場が生じたときにその磁力線
の方向および量を制御することができ、その結果、共晶
合金が接合部から排除される方向を制御することができ
る。
FIG. 11 is a plan view of the case where a shield is used, which shows a state in which the upper electrode 33 is attached to the cylinder head body 11 together with the valve seat base material 20. In the figure, the same or equivalent members as those described in FIGS. 1 to 10 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, the shield 34 is formed of an iron-based ferromagnetic material into a vertically split cylindrical shape, and is arranged so that the top of the outer peripheral surface faces the base 25 of the pressing device 24. The direction in which the base 25 is located is indicated by an arrow in the figure. By using the shield 34 in this way, it is possible to control the direction and amount of magnetic field lines when a magnetic field is generated during energization, and as a result, to control the direction in which the eutectic alloy is excluded from the joint. You can

【0053】発明者は、本発明を創造するに当たり、シ
リンダヘッド本体11の材料であるアルミニウム合金の
種類を変えてバルブシート母材20を接合し、前記種類
毎に剥離試験を実施することによって、エンジン用バル
ブシートとして使用に耐え得るような剥離荷重が得られ
るアルミニウム合金を見出した。この剥離試験の結果を
図12〜図15に示す。
In creating the present invention, the inventor changes the type of aluminum alloy as the material of the cylinder head body 11 and joins the valve seat base material 20 and conducts a peeling test for each type. The inventors have found an aluminum alloy that provides a peeling load that can be used as an engine valve seat. The results of this peel test are shown in FIGS.

【0054】図12〜図15において、○および●は本
実施例で使用したAC4C材、◇および◆はAC4B
材、□および■はAC2B材で、これらの材料は何れも
JISによって規定されたものであり、エンジン用シリ
ンダヘッド本体材料として最も多く採択されているもの
である。なお、AC4B材はAl−Si−Cu系アルミ
ニウム合金であり、AC2B材はAl−Cu−Si系ア
ルミニウム合金である。
In FIGS. 12 to 15, ◯ and ● are AC4C materials used in this embodiment, and ◇ and ♦ are AC4B.
The materials, □, and ■ are AC2B materials, all of which are specified by JIS, and are most often adopted as the material for the cylinder head body of the engine. The AC4B material is an Al-Si-Cu based aluminum alloy, and the AC2B material is an Al-Cu-Si based aluminum alloy.

【0055】また、記号○,◇,□は何れもバルブシー
ト母材20をシリンダヘッド本体11に接合したままの
状態で剥離試験を行ったときの結果を示し、記号●,
◆,■はバルブシート母材20を接合したシリンダヘッ
ド本体11を大気雰囲気の300℃加熱炉中に24時間
放置し、空冷した後に前記剥離試験を行ったときの結果
を示している。これらの剥離試験を行って剥離荷重が2
0KN以上であれば、そのアルミニウム合金材料は合格
であるとみなした。
The symbols ○, ◇, and □ all indicate the results of the peeling test with the valve seat base material 20 still bonded to the cylinder head body 11, and the symbols ●, and
The symbols ◆ and ■ show the results when the peeling test was carried out after the cylinder head body 11 to which the valve sheet base material 20 was bonded was left to stand in a 300 ° C. heating furnace in the air atmosphere for 24 hours and air-cooled. Peeling load is 2 after performing these peeling tests.
If it was 0 KN or more, the aluminum alloy material was considered to be acceptable.

【0056】図12に示したように、電気抵抗率が7〜
7.5×10-2μΩ・mの範囲にあり、他のアルミニウ
ム合金材より相対的に小さいAC4C材が前記2種類の
剥離試験でともに合格になった。これは、他の材料に較
べて通電時に効率よく発熱するからであると考えられ
る。図13に示したように、熱伝導度が150〜160
W/m・℃の範囲にあり、他のアルミニウム合金材より
相対的に大きいAC4C材が前記2種類の剥離試験でと
もに合格になった。これは、他の材料に較べて抵抗熱が
接合界面の全域に伝わり易いからであると考えられる。
As shown in FIG. 12, the electric resistivity is 7 to
The AC4C material in the range of 7.5 × 10 −2 μΩ · m, which is relatively smaller than the other aluminum alloy materials, passed both of the two types of peeling tests. It is considered that this is because it generates heat more efficiently when energized than other materials. As shown in FIG. 13, the thermal conductivity is 150 to 160.
The AC4C material, which is in the range of W / m · ° C and is relatively larger than the other aluminum alloy materials, passed both of the two types of peeling tests. It is considered that this is because resistance heat is more likely to be transmitted to the entire bonding interface than other materials.

【0057】図14に示したように、固相線温度が55
0〜560℃の範囲にあり、他のアルミニウム合金材よ
り相対的に高いAC4C材が前記2種類の剥離試験でと
もに合格になった。固相線温度とは、アルミニウム合金
が固相状態から液相状態へ変移するときの温度、言い換
えれば溶融するときの温度である。固相線温度が相対的
に高いAC4C材が合格したのは、他の材料に較べて溶
融層が形成され難いからであると考えられる。
As shown in FIG. 14, the solidus temperature is 55
The AC4C material, which is in the range of 0 to 560 ° C. and is relatively higher than other aluminum alloy materials, passed both of the two types of peeling tests. The solidus temperature is a temperature at which an aluminum alloy changes from a solid phase state to a liquid phase state, in other words, a temperature at which the aluminum alloy melts. It is considered that the reason why the AC4C material having a relatively high solidus temperature passed was that the molten layer was hard to be formed as compared with other materials.

【0058】図15に示したように、400℃における
0.2%耐力が30〜35MPaの範囲にあり、AC4
B材より相対的に小さいAC4C材が前記2種類の剥離
試験でともに合格になった。前記400℃における0.
2%耐力とは、400℃のアルミニウム合金材を引張り
試験を行ったときに0.2%の塑性歪みが残留するよう
な応力のことである。この耐力が相対的に小さいAC4
C材が合格したのは、塑性流動がAC4B材に較べて起
こり易いからであると考えられる。
As shown in FIG. 15, the 0.2% proof stress at 400 ° C. is in the range of 30 to 35 MPa, and AC4
The AC4C material, which is relatively smaller than the B material, passed both of the two types of peeling tests. At 400 ° C.
The 2% proof stress is a stress at which a plastic strain of 0.2% remains when a tensile test is performed on an aluminum alloy material at 400 ° C. AC4, which has a relatively small yield strength
It is considered that the reason why the material C passed was that plastic flow was more likely to occur than the material AC4B.

【0059】上述したように形成したシリンダヘッドに
おけるシリンダヘッド本体11のアルミニウム合金とバ
ルブシート19の鉄系焼結合金との間の金属学的接合
は、原子の拡散を伴わず材料としては不連続な状態とな
っている機械的接合とは本質的に異なるものである。し
かも、界面での電気抵抗による発熱を利用して双方の材
料を局部的に溶融させ合金溶液とした後、通電を中止す
ることで冷却凝固させる抵抗熱溶着のような金属学的接
合とも異なるものである。
The metallurgical bond between the aluminum alloy of the cylinder head body 11 and the iron-based sintered alloy of the valve seat 19 in the cylinder head formed as described above is discontinuous as a material without atom diffusion. It is essentially different from the mechanical joining that is in the normal state. Moreover, it is also different from metallurgical joining such as resistance heat welding in which both materials are locally melted into an alloy solution by utilizing the heat generated by the electric resistance at the interface and then cooled and solidified by stopping the energization. Is.

【0060】すなわち、本実施例のシリンダヘッドにお
ける金属学的接合は、異種材料の間に溶融反応層を残存
させることなく行われるものであり、双方の材料の界面
での原子の相互拡散を通じて連続的な構造を創成すると
いうものである。
That is, the metallurgical joining in the cylinder head of the present embodiment is performed without leaving a molten reaction layer between different materials, and is continuous through mutual diffusion of atoms at the interface between both materials. Is to create a unique structure.

【0061】なお、本実施例ではバルブシート母材20
とシリンダヘッド本体11のポート開口部13a,14
aの両者に凸部(凸曲面20c、凸状部23)を形成
し、これらの凸部どうしを圧接させた例を示したが、凸
部は必ずしも前記両者に形成する必要はなく、何れか一
方のみに形成すればよい。この実施例を図16(a)〜
(c)に示す。
In this embodiment, the valve seat base material 20 is used.
And port openings 13a, 14 of the cylinder head body 11
Although an example is shown in which convex portions (convex curved surface 20c, convex portion 23) are formed on both of a and the convex portions are pressed against each other, the convex portion does not necessarily have to be formed on both of them, and either It may be formed on only one side. This embodiment is shown in FIG.
It is shown in (c).

【0062】図16は圧接部分の形状を変えた他の実施
例を示す断面図で、同図(a),(b)はバルブシート
母材のみに凸部を形成した例を示し、同図(c)はシリ
ンダヘッド本体のみに凸部を形成した例を示している。
これらの図において、前記図1〜図10によって説明し
たものと同一あるいは同等の部材については、同一符号
を付し詳細な説明は省略する。
FIG. 16 is a sectional view showing another embodiment in which the shape of the pressure contact portion is changed. FIGS. 16A and 16B show an example in which a convex portion is formed only on the valve seat base material. (C) shows an example in which the convex portion is formed only on the cylinder head body.
In these figures, the same or equivalent members as those described with reference to FIGS. 1 to 10 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0063】図16(a)に示した例では、バルブシー
ト母材20は前記実施例と同等の形状に形成し、ポート
開口部13a,14aにおけるバルブシート母材20が
接触する部位を平坦な傾斜面としている。同図(b)に
示した例では、バルブシート母材20の外周面がポート
開口部13a,14aに嵌合するように構成している。
また、バルブシート母材20の内周面が上述した実施例
とは異なり、バルブシート母材20の厚み方向全域にわ
たって軸方向延在面20eを形成している。同図(c)
に示した例では、バルブシート母材20におけるシリン
ダヘッド本体11の凸状部23に接触する部位を平坦な
傾斜面としている。図16(a)〜(c)に示したよう
に凸部をバルブシート母材20とシリンダヘッド本体1
1のうち何れか一方に形成しても前記実施例と同等の効
果が得られる。なお、本実施例で示したように前記両者
の両方に凸部を形成すると、シリンダヘッド本体11の
材料金属が塑性流動を起こし易く、しかもその量も相対
的に多くなるので、バルブシート母材20が接合する部
分(接触界面)の面積を拡げることができ高い接合強度
が得られる。
In the example shown in FIG. 16 (a), the valve seat base material 20 is formed in the same shape as that of the above-mentioned embodiment, and the portions of the port openings 13a and 14a with which the valve seat base material 20 contacts are flat. It is an inclined surface. In the example shown in FIG. 2B, the outer peripheral surface of the valve seat base material 20 is configured to fit into the port openings 13a and 14a.
Further, the inner peripheral surface of the valve seat base material 20 is different from the above-mentioned embodiment, and the axially extending surface 20e is formed over the entire thickness direction of the valve seat base material 20. The same figure (c)
In the example shown in (1), the portion of the valve seat base material 20 that contacts the convex portion 23 of the cylinder head body 11 is a flat inclined surface. As shown in FIGS. 16 (a) to 16 (c), the convex portion is formed on the valve seat base material 20 and the cylinder head body 1.
Even if it is formed in any one of 1, the same effect as in the above embodiment can be obtained. When the convex portions are formed on both of the above as shown in this embodiment, the material metal of the cylinder head body 11 is likely to cause plastic flow, and the amount thereof is relatively large. The area of the portion (contact interface) where 20 is joined can be expanded, and high joining strength can be obtained.

【0064】また、上述した実施例ではバルブシート母
材20の円環体21の材料として鉄系焼結合金に銅を溶
浸させたものを用い、円環体21の皮膜を銅としこれを
電気めっきにより設けた例を示したが、これらの材質お
よび皮膜の形成方法は本実施例に限定されるものではな
い。すなわち、円環体21の材料は鉄系焼結合金であれ
ばどのようなものでもよく、これに溶浸させる金属も電
気電導率が銅と大差のないものであればよい。また、円
環体21の皮膜となる金属も、シリンダヘッド本体11
の材料金属と共晶合金が生成されるものであればどのよ
うなものでもよい。これらの材料、皮膜の形成方法を選
択するに当たっては、本実施例では、シリンダヘッドを
工業製品として生産する関係から最もコストが低くなる
ように行った。
Further, in the above-described embodiment, as the material of the annular body 21 of the valve seat base material 20, a ferrous sintered alloy in which copper is infiltrated is used, and the coating of the annular body 21 is copper. Although the example of providing by electroplating is shown, the material and the method of forming the film are not limited to this embodiment. That is, any material may be used as the material of the annular body 21 as long as it is an iron-based sintered alloy, and the metal infiltrated therein may be one having an electric conductivity which is not significantly different from that of copper. In addition, the metal forming the film of the torus 21 is also separated from the cylinder head body 11
Any material may be used as long as it can form a eutectic alloy with the material metal. In selecting the material and the method for forming the film, in this embodiment, the cost was the lowest because of the production of the cylinder head as an industrial product.

【0065】さらに、図1〜図10に示した実施例で
は、バルブシート母材20の沈み量を接合工程の最後に
検出する例を示したが、この沈み量を押圧開始から常に
測定し、この値がそのときどきでの許容範囲に入ってい
るかを検出してもよい。このようにすると、接合不良を
起こしていることを接合途中で判定することができるか
ら、不良品に対しても良品と同等の接合時間をかけると
いう無駄がなくなる。
Furthermore, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 10, an example in which the amount of depression of the valve seat base material 20 is detected at the end of the joining process is shown, but this amount of depression is always measured from the start of pressing, It may be possible to detect whether this value is within the allowable range at that time. By doing so, it is possible to determine that a defective joint has occurred during the joint process, so that it is possible to eliminate the waste of spending a joint time equivalent to that of a non-defective product even on a defective product.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るエンジ
ン用シリンダヘッドは、シリンダヘッド本体の燃焼室側
ポート開口部に、バルブシート母材を圧接させるととも
に通電により生じる抵抗熱で加熱することによって接合
してなり、前記シリンダヘッド本体をAl−Si−Mg
系アルミニウム合金によって形成し、前記バルブシート
母材を、表面に金属材からなる皮膜を設けた鉄系焼結合
金製円環体によって形成したため、シリンダヘッド本体
のポート開口部にバルブシート母材を圧接させるととも
に加熱することにより、圧接部の界面の原子が相互に拡
散し、前記界面付近に、バルブシート母材の皮膜の材料
金属とシリンダヘッド本体の材料金属との共晶合金から
なる層が生成される。この共晶合金層は液相への変態温
度が低いことから加熱状況の下で液相へ変わり、バルブ
シート母材が押し付けられかつ加熱されることにより塑
性流動を起こしたシリンダヘッド本体の材料金属ととも
に接合部から排出される。
As described above, in the engine cylinder head according to the present invention, the valve seat base material is brought into pressure contact with the combustion chamber side port opening of the cylinder head body and is heated by resistance heat generated by energization. The cylinder head body is made of Al-Si-Mg.
Since the valve seat base material is formed of an iron-based sintered alloy annular body having a coating made of a metal material on its surface, the valve seat base material is formed in the port opening of the cylinder head body. By pressing and heating, atoms at the interface of the pressure contact part diffuse with each other, and a layer made of a eutectic alloy of the material metal of the film of the valve seat base material and the material metal of the cylinder head body is formed near the interface. Is generated. Since this eutectic alloy layer has a low transformation temperature to the liquid phase, it changes to the liquid phase under heating conditions, and the valve seat base metal is pressed and heated to cause plastic flow, which causes the material metal of the cylinder head body. Along with that, it is discharged from the joint.

【0067】これにより、バルブシート母材の鉄系焼結
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このた
め、バルブシートをシリンダヘッド本体に圧入ではなく
原子の相互拡散現象によって接合でき、しかも、前記相
互拡散現象は接合時の押圧方向に起因してバルブシート
の全周にわたり略均等に生じるから高い接合強度をもっ
て接合することができる。
As a result, the ferrous sintered alloy of the valve seat base material comes into contact with the material metal of the cylinder head body so that the atoms of the two materials diffuse into each other. In this state, the valve seat base material enters the port opening. It will be buried. Therefore, the valve seat can be joined by the mutual diffusion phenomenon of atoms instead of being press-fitted into the cylinder head body, and the mutual diffusion phenomenon occurs substantially uniformly over the entire circumference of the valve seat due to the pressing direction at the time of joining, which is high. It can be bonded with a bonding strength.

【0068】したがって、バルブシートをシリンダヘッ
ド本体に圧入する場合に較べて圧入代を設ける必要がな
いから、バルブシート部の断面積を小さくすることがで
きる。この結果、シリンダヘッドのポート周りの設計の
自由度が大きくなる。これとともに、バルブシートを介
して熱が伝達されるときの伝熱抵抗も小さいから、エン
ジンが異常燃焼を起こしたり、バルブシートが熱劣化す
ることに起因して摩耗したり損傷されたりするのを防止
できる。
Therefore, there is no need to provide a press-fitting margin as compared with the case where the valve seat is press-fitted into the cylinder head main body, so that the sectional area of the valve seat portion can be reduced. As a result, the degree of freedom in design around the port of the cylinder head is increased. Along with this, the heat transfer resistance when heat is transferred through the valve seat is also small, so that the engine may cause abnormal combustion, or the valve seat may be worn or damaged due to thermal deterioration. It can be prevented.

【0069】また、シリンダヘッド本体とバルブシート
との間に溶融層が形成されないので、従来のレーザーク
ラッド法によりバルブシートを形成する場合に較べて前
記両者の接合界面の近傍での欠陥がきわめて少なくな
り、高い接合強度をもってバルブシートをシリンダヘッ
ド本体に接合できる。その上、バルブシート部が高温に
なる運転条件下でエンジンを長時間運転したとしても、
接合部分の強度が著しく低下することもない。
Further, since a molten layer is not formed between the cylinder head body and the valve seat, defects in the vicinity of the joining interface between the two are extremely small as compared with the case where the valve seat is formed by the conventional laser clad method. Therefore, the valve seat can be bonded to the cylinder head body with high bonding strength. Moreover, even if the engine is operated for a long time under operating conditions where the valve seat becomes hot,
The strength of the joint does not significantly decrease.

【0070】加えて、本発明においてシリンダヘッド本
体の材料として使用したAl−Si−Mg系アルミニウ
ム合金は、エンジン用シリンダヘッド本体材料として採
用される他のアルミニウム合金に較べると、熱伝導度お
よび固相線温度が相対的に高くかつ電気抵抗率および4
00℃における0.2%耐力が相対的に小さいから、バ
ルブシート母材を強固にシリンダヘッド本体に接合させ
ることができる。その上、Al−Si−Mg系アルミニ
ウム合金は一般に広く使用されており特別な材料ではな
いので、本発明に係るシリンダヘッドを製造するに当た
りきわめて容易に行うことができる。
In addition, the Al--Si--Mg-based aluminum alloy used as the material of the cylinder head body in the present invention has a higher thermal conductivity and a higher solidity than other aluminum alloys used as the material of the cylinder head body for engines. Phase line temperature is relatively high and electrical resistivity and 4
Since the 0.2% proof stress at 00 ° C is relatively small, the valve seat base material can be firmly bonded to the cylinder head body. In addition, since the Al-Si-Mg-based aluminum alloy is widely used and is not a special material, the cylinder head according to the present invention can be manufactured very easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る接合方法によりバルブシートが
接合されたシリンダヘッドのバルブシート部の断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a valve seat portion of a cylinder head in which valve seats are joined by a joining method according to the present invention.

【図2】 バルブシート母材をポート開口部に重ねた状
態を示す断面図で、同図はシリンダヘッド本体およびバ
ルブシート母材の一部のみを拡大して描いてある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a valve seat base material is overlapped with a port opening portion, and in the figure, only a part of the cylinder head main body and the valve seat base material is enlarged and drawn.

【図3】 本発明に係るバルブシートの接合方法を実施
するために用いるプレス装置の正面図である。
FIG. 3 is a front view of a pressing device used for carrying out the method for joining valve seats according to the present invention.

【図4】 本発明に係るバルブシートの接合方法を実施
するために用いるプレス装置の側面図である。
FIG. 4 is a side view of a pressing device used for carrying out the method for joining valve seats according to the present invention.

【図5】 バルブシート母材に電極を当接させた状態を
示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where an electrode is brought into contact with a valve seat base material.

【図6】 加圧力パターン、電流値パターンおよび沈み
量を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a pressing force pattern, a current value pattern, and a sink amount.

【図7】 バルブシート母材の皮膜の材料金属とシリン
ダヘッド本体の材料金属からなる合金層が生成されてい
る状態を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which an alloy layer including a material metal of a film of a valve seat base material and a material metal of a cylinder head body is formed.

【図8】 シリンダヘッド本体の材料金属が塑性流動を
起こしている状態を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where the material metal of the cylinder head body is in plastic flow.

【図9】 バルブシート母材がシリンダヘッド本体に埋
没した状態を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which a valve seat base material is buried in a cylinder head body.

【図10】 バルブシート部を仕上げ加工した状態を示
す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where the valve seat portion is finished.

【図11】 シールドを使用する場合の平面図である。FIG. 11 is a plan view when a shield is used.

【図12】 シリンダヘッド本体の材料であるアルミニ
ウム合金の電気抵抗率とバルブシート母材の剥離荷重と
の関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the electrical resistivity of the aluminum alloy that is the material of the cylinder head body and the peeling load of the valve seat base material.

【図13】 シリンダヘッド本体の材料であるアルミニ
ウム合金の熱伝導度とバルブシート母材の剥離荷重との
関係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the thermal conductivity of the aluminum alloy that is the material of the cylinder head body and the peeling load of the valve seat base material.

【図14】 シリンダヘッド本体の材料であるアルミニ
ウム合金の固相線温度とバルブシート母材の剥離荷重と
の関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the solidus temperature of the aluminum alloy that is the material of the cylinder head body and the peeling load of the valve seat base material.

【図15】 シリンダヘッド本体の材料であるアルミニ
ウム合金の400℃における0.2%耐力とバルブシー
ト母材の剥離荷重との関係を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a 0.2% proof stress at 400 ° C. of an aluminum alloy as a material of a cylinder head body and a peeling load of a valve seat base material.

【図16】 圧接部分の形状を変えた他の実施例を示す
断面図で、同図(a),(b)はバルブシート母材のみ
に凸部を形成した例を示し、同図(c)はシリンダヘッ
ド本体のみに凸部を形成した例を示している。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing another embodiment in which the shape of the pressure contact portion is changed, and FIGS. 16 (a) and 16 (b) show an example in which a convex portion is formed only on the valve seat base material, and FIG. ) Indicates an example in which the convex portion is formed only on the cylinder head main body.

【図17】 バルブシートが圧入された従来のシリンダ
ヘッドのバルブシート圧入部を拡大して示す断面図であ
る。
FIG. 17 is an enlarged sectional view showing a valve seat press-fitting portion of a conventional cylinder head into which a valve seat is press-fitted.

【図18】 レーザークラッド法によりバルブシートが
形成されたシリンダヘッドのバルブシート部を拡大して
示す断面図である。
FIG. 18 is an enlarged sectional view showing a valve seat portion of a cylinder head in which a valve seat is formed by a laser clad method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…シリンダヘッド本体、13…吸気ポート、13a
…開口部、14…排気ポート、14a…開口部、17…
吸気弁、18…排気弁、19…バルブシート、20…バ
ルブシート母材、21…円環体、22…銅皮膜、31…
下側電極、33…上側電極。
11 ... Cylinder head body, 13 ... Intake port, 13a
... Opening part, 14 ... Exhaust port, 14a ... Opening part, 17 ...
Intake valve, 18 ... Exhaust valve, 19 ... Valve seat, 20 ... Valve seat base material, 21 ... Torus, 22 ... Copper film, 31 ...
Lower electrode, 33 ... Upper electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダヘッド本体とバルブシートとが
異種材料によって形成されたエンジン用シリンダヘッド
において、前記シリンダヘッド本体の燃焼室側ポート開
口部に、バルブシート母材を圧接させるとともに通電に
より生じる抵抗熱で加熱することによって接合してな
り、前記シリンダヘッド本体をAl−Si−Mg系アル
ミニウム合金によって形成し、前記バルブシート母材
を、表面に金属材からなる皮膜を設けた鉄系焼結合金製
円環体によって形成したことを特徴とするエンジン用シ
リンダヘッド。
1. In an engine cylinder head in which a cylinder head main body and a valve seat are made of different materials, a resistance generated by energizing a valve seat base material with a valve seat base material in pressure contact with a combustion chamber side port opening of the cylinder head main body. An iron-based sintered alloy that is joined by heating with heat, the cylinder head body is formed of an Al-Si-Mg-based aluminum alloy, and the valve seat base material is provided with a coating made of a metal material on the surface. A cylinder head for an engine, which is formed of an annular body.
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